高温相变材料胶囊化及应用研究进展
发布时间：2021-03-04 03:59
高温相变材料因具有较高的相变温度,且单位体积的潜热值较大,将其胶囊化用于高温领域（>120℃）具有较大的应用前景。本文介绍了高温相变材料的种类及其胶囊化技术,对不同类型的高温相变胶囊制备方法进行了阐述。指出了目前高温相变胶囊制备过程中存在的问题,如金属大胶囊的芯材与壁材的相容性、微/纳胶囊易破碎等。重点论述了溶胶-凝胶法、水热法制备高温相变微/纳胶囊过程中囊壁材料、热处理温度等对胶囊性能的影响。针对上述因素引起的胶囊热循环性能差、过冷大等问题,提出了解决方案。最后阐述了高温相变胶囊的相关应用情况,并提出未来在寻找与芯材相容性好的壁材、优化微/纳胶囊制备方式、抑制胶囊过冷等方面需要进一步探索。
【文章来源】：化工进展. 2020,39(07)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
难混溶合金核壳结构形成示意图
气动悬浮法制备胶囊示意图[30]
高温PCM主要包括碱、熔融盐、氧化物、金属及合金，国内外学者对熔融盐、金属及合金的研究较为深入。目前，熔融盐、金属及合金在应用过程中存在的主要问题是高温相变时易泄露且腐蚀性较强，从而限制了它们的储热应用[15]。基于此，国内外学者已经采取多种措施来防泄露、防腐蚀，措施包括：(1)将熔融盐与具有多孔的基体材料结合形成复合相变材料，图1给出了由SEM得到的膨胀石墨（EG）和EG/熔融盐复合PCM的微观结构图[16]，由于微孔的毛细张力，液态的熔融盐不会流出，达到防止熔融盐泄露的目的。目前研究的基体材料包括金属（主要指泡沫铝、泡沫镍）[17]、多孔石墨[18-19]、陶瓷[20-21]等，但是基体材料的多孔结构可能会使熔融盐液相传热受到影响，同时由于基体材料不提供潜热，其含量会影响复合PCM的蓄热密度；(2)针对不同的PCM采用不同的耐腐蚀容器。如Al基合金，其容器材料可选择0Cr18Ni9[22];(3)采用涂层技术在相变材料容器内壁涂覆保护层，防止容器被腐蚀[23]。但是涂层易存在结合不良，如针孔、脱落等缺陷，无法完全保护容器不被腐蚀。近年来，国内外学者将高温PCM进行胶囊化封装，形成储热胶囊达到防止高温PCM泄露与腐蚀的目的。同时，高温相变胶囊能较好地与高温热能储存系统相匹配，且胶囊比表面积的增大在传热蓄热方面具有更大的优势。2 高温相变胶囊的制备
【参考文献】：
期刊论文
[1]含相变材料的定型复合建材储能调温及力学特性[J]. 鲁进利,李洋,韩亚芳,杨高杰,钱付平. 化工进展. 2019(08)
[2]相变储热在太阳能采暖中的应用研究[J]. 蔺瑞山,田斌守,邵继新,梁斌. 节能技术. 2018(05)
[3]Preparation and Characterization of KNO3/Diatomite Shape-Stabilized Composite Phase Change Material for High Temperature Thermal Energy Storage[J]. Yong Deng,Jinhong Li,Tingting Qian,Weimin Guan,Xiang Wang. Journal of Materials Science & Technology. 2017(02)
[4]水合无机盐及其复合相变储热材料的研究进展[J]. 苑坤杰,张正国,方晓明,高学农,方玉堂. 化工进展. 2016(06)
[5]铝基合金相变储热材料的研究现状与发展趋势[J]. 许骏,于思荣. 材料导报. 2013(19)
[6]石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能[J]. 胡小冬,高学农,李得伦,陈思婷. 化工学报. 2013(10)
[7]金属基相变材料的研究进展及应用[J]. 张国才,徐哲,陈运法,李建强. 储能科学与技术. 2012(01)
[8]熔融盐相变储热材料的研究现状及发展趋势[J]. 路阳,彭国伟,王智平,王克振,马榕彬. 材料导报. 2011(21)
[9]无机盐/陶瓷基复合蓄热材料高温稳定性的研究[J]. 李爱菊,王毅. 材料导报. 2011(12)
[10]NaOH/KOH二元体系蓄热性能的研究[J]. 庄正宁,曹念,李江荣. 西安交通大学学报. 2002(11)
博士论文
[1]Cu基难混溶合金核壳结构的形成机理[D]. 马炳倩.中国地质大学（北京） 2014
硕士论文
[1]高性能铝硅合金@Al2O3相变胶囊与高温陶瓷复合技术研究[D]. 石宇恒.武汉科技大学 2018
[2]Al-Bi-Sn-（Cu）难混溶合金的液相分离与核壳组织[D]. 张俊芳.上海交通大学 2013
本文编号：3062523
【文章来源】：化工进展. 2020,39(07)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
难混溶合金核壳结构形成示意图
气动悬浮法制备胶囊示意图[30]
高温PCM主要包括碱、熔融盐、氧化物、金属及合金，国内外学者对熔融盐、金属及合金的研究较为深入。目前，熔融盐、金属及合金在应用过程中存在的主要问题是高温相变时易泄露且腐蚀性较强，从而限制了它们的储热应用[15]。基于此，国内外学者已经采取多种措施来防泄露、防腐蚀，措施包括：(1)将熔融盐与具有多孔的基体材料结合形成复合相变材料，图1给出了由SEM得到的膨胀石墨（EG）和EG/熔融盐复合PCM的微观结构图[16]，由于微孔的毛细张力，液态的熔融盐不会流出，达到防止熔融盐泄露的目的。目前研究的基体材料包括金属（主要指泡沫铝、泡沫镍）[17]、多孔石墨[18-19]、陶瓷[20-21]等，但是基体材料的多孔结构可能会使熔融盐液相传热受到影响，同时由于基体材料不提供潜热，其含量会影响复合PCM的蓄热密度；(2)针对不同的PCM采用不同的耐腐蚀容器。如Al基合金，其容器材料可选择0Cr18Ni9[22];(3)采用涂层技术在相变材料容器内壁涂覆保护层，防止容器被腐蚀[23]。但是涂层易存在结合不良，如针孔、脱落等缺陷，无法完全保护容器不被腐蚀。近年来，国内外学者将高温PCM进行胶囊化封装，形成储热胶囊达到防止高温PCM泄露与腐蚀的目的。同时，高温相变胶囊能较好地与高温热能储存系统相匹配，且胶囊比表面积的增大在传热蓄热方面具有更大的优势。2 高温相变胶囊的制备
【参考文献】：
期刊论文
[1]含相变材料的定型复合建材储能调温及力学特性[J]. 鲁进利,李洋,韩亚芳,杨高杰,钱付平. 化工进展. 2019(08)
[2]相变储热在太阳能采暖中的应用研究[J]. 蔺瑞山,田斌守,邵继新,梁斌. 节能技术. 2018(05)
[3]Preparation and Characterization of KNO3/Diatomite Shape-Stabilized Composite Phase Change Material for High Temperature Thermal Energy Storage[J]. Yong Deng,Jinhong Li,Tingting Qian,Weimin Guan,Xiang Wang. Journal of Materials Science & Technology. 2017(02)
[4]水合无机盐及其复合相变储热材料的研究进展[J]. 苑坤杰,张正国,方晓明,高学农,方玉堂. 化工进展. 2016(06)
[5]铝基合金相变储热材料的研究现状与发展趋势[J]. 许骏,于思荣. 材料导报. 2013(19)
[6]石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能[J]. 胡小冬,高学农,李得伦,陈思婷. 化工学报. 2013(10)
[7]金属基相变材料的研究进展及应用[J]. 张国才,徐哲,陈运法,李建强. 储能科学与技术. 2012(01)
[8]熔融盐相变储热材料的研究现状及发展趋势[J]. 路阳,彭国伟,王智平,王克振,马榕彬. 材料导报. 2011(21)
[9]无机盐/陶瓷基复合蓄热材料高温稳定性的研究[J]. 李爱菊,王毅. 材料导报. 2011(12)
[10]NaOH/KOH二元体系蓄热性能的研究[J]. 庄正宁,曹念,李江荣. 西安交通大学学报. 2002(11)
博士论文
[1]Cu基难混溶合金核壳结构的形成机理[D]. 马炳倩.中国地质大学（北京） 2014
硕士论文
[1]高性能铝硅合金@Al2O3相变胶囊与高温陶瓷复合技术研究[D]. 石宇恒.武汉科技大学 2018
[2]Al-Bi-Sn-（Cu）难混溶合金的液相分离与核壳组织[D]. 张俊芳.上海交通大学 2013
本文编号：3062523
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